Космический субботник

30 июн 2013 Егор Калейник Комментариев: 0

С тех пор, как человечество запустило первый аппарат на орбиту Земли, прошло немного времени – всего каких-то шестьдесят с небольшим лет, что это в масштабах нашей планеты. Но даже за такое короткое время мы успели оставить в космосе множество объектов, крупных и мелких. Все это – космический мусор...

6 348
Выбор редакции

Казалось бы, что такое эти мелочи в масштабах космоса? Тем не менее все эти объекты в ближнем космосе вызывают нешуточное беспокойство у ученых. Дело в том, что уже сейчас любые космические полеты сопряжены с серьезным риском: каждый нежелательный объект на пути космического аппарата может стать причиной его гибели. 

 

Проблема существует 

Представьте себе частицу диаметром всего 1 мм. По сути, это песчинка, на Земле мы ее вряд ли заметим. В космосе с его огромными скоростями такая песчинка может быть серьезной проблемой: если взаимная относительная скорость корабля и частицы составляет несколько километров в секунду, то при столкновении такая маленькая на первый взгляд частичка может пробить корпус корабля на глубину нескольких миллиметров или даже сантиметров. В 1983-м году подобный случай уже имел место: песчинка меньше 1 мм в диаметре оставила опасную трещину в иллюминаторе американского шаттла. 


Если размер частицы превышает сантиметр, то это уже смертоносное оружие, которое может и вовсе вывести корабль из строя. По сути, объект размером всего сантиметр может вызвать повреждения, которые на Земле оставил бы взрыв гранаты или снаряда. Причем при столкновении с крупными объектами корабли и спутники разлетаются на осколки, порождая еще большее загрязнение орбиты. 


Первый случай масштабной аварии из-за космического мусора датируется июлем 1996-го года. Тогда французский спутник на высоте около 660 км столкнулся с фрагментом третьей ступени ракеты Arian, который по иронии судьбы остался от более раннего французского запуска. 

 

©Alamy

©Alamy


Особенно стоит задуматься Китаю: в 2007-м году страна испытала противоспутниковую ракету, которая на высоте 865 километров успешно уничтожила спутник «Фэнъюнь». В результате этого на орбите оказалось около 2 тыс. новых осколков размером несколько сантиметров. 


По последним оценкам, сейчас на земной орбите на высоте до 2000 км находится около 220 – 300 тыс. различных техногенных объектов, общая масса которых превышает 5 тыс. тонн. Более 20 тыс. объектов, размер которых превышает 5 см, постоянно отслеживаются. Еще полмиллиона более мелких частиц летает вокруг нашей планеты, ну а число микроскопических частичек, не представляющих существенной опасности для космических аппаратов, и вовсе не поддается подсчету. 


Таким образом, количество мусора на орбите постоянно увеличивается. Уже скоро специалисты прогнозируют существенные трудности в организации полетов из-за большого риска столкновения с небольшими объектами на орбите. Ну, а в случае возможной аварии в космическом пространстве мусора станет еще больше. 

 

Наблюдения 

Несмотря на то, что на практике космический мусор еще никто не убирает, учитывать и отслеживать его начали уже достаточно давно. Отслеживать объекты на орбите сейчас могут лишь две страны – Россия и США. Конечно, всем бы хотелось видеть в этом списке еще и Китай – эта страна является самым главным загрязнителем орбиты, поставляя туда около 40% всего мусора. Второе место занимают США с 27,5%, на третьем– Россия с 25,5%. Самая засоренная область орбиты находится ближе всего к планете. Это обусловлено тем, что именно здесь мы проявляем больше всего космической активности. 


СССР усилиями Министерства обороны и Академии наук еще в 1985-м году начал интересоваться вопросами космического мусора. Уже к 1990-му году была получена математическая модель загрязненности околоземного пространства, а также некоторые практические данные. В США проблемой занимается Сеть по наблюдению за космическим пространством. Организация отслеживает траектории всех объектов на околоземной орбите больше пары сантиметров в диаметре. 

 

CleanSpace One 

Не так давно группа ученых из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) объявила о запуске программы создания уборщиков космического мусора. Название для программы было выбрано довольно амбициозное и с претензией на лидерство – CleanSpace One. 

 

CleanSpace One в погоне за космическим мусором / ©CleanSpace One

CleanSpace One в погоне за космическим мусором / ©CleanSpace One


Клод Николье, пока что единственный швейцарский астронавт, совершивший уже четыре полета, считает, что настало время странам с космическими программами убраться за собой. Программа CleanSpace One нацелена на создание нескольких моделей недорогих и легких спутников-уборщиков. Планируется, что аппараты CleanSpace One не будут по размерам превышать 300х100х100 мм, а вес их составит лишь несколько сот граммов. 


Первыми двумя объектами, которые будут выведены с орбиты, станут два швейцарских малых спутника. Первый – запущенный в 2009-м году и на данный момент уже отслуживший свой срок Swisscube. Он находится на орбите, высота которой колеблется от 630 до 750 км, в зависимости от ее участка. Другой спутник, который будет выведен с орбиты,– любительский TIsat-1, запущенный в 2010-м году, орбита которого находится немного ниже орбиты Swisscube. 


После вывода на необходимую высоту CleanSpace One с помощью маневровых двигателей должен приблизиться к одному из выбранных для утилизации объектов. После этого он выдвинет специальные захваты, которые как щупальца осьминога обовьют его. После этого оба объекта будут сведены с орбиты и сгорят в атмосфере. 

 

Аппарат CleanSpace One раскрыл «щупальца» для захвата объекта / ©CleanSpace One

Аппарат CleanSpace One раскрыл «щупальца» для захвата объекта / ©CleanSpace One


По предварительным оценкам, программа разработки и создания первых экземпляров космических уборщиков обойдется относительно недорого, чуть более 10 млн. долларов. Но не стоит обольщаться, каждый аппарат CleanSpace One способен убрать с орбиты лишь сопоставимый с собой по размерам объект. Так что очистка космоса по версии швейцарцев остается довольно дорогим предприятием. Впрочем, ученые настроены довольно оптимистично и планируют в будущем продавать свои разработки другим странам. 

 

ЕКА 

Европейская космическая ассоциация (European Space Association – ESA) существует уже почти четыре десятка лет, а организациям-предшественникам и вовсе около полувека. Изначально ассоциацию учредили 10 европейских стран, но сейчас ее постоянными членами являются 20 государств. Кроме того, в работе ЕКА регулярно принимает участие Канада. 


На базе ассоциации создано много различных департаментов, каждый из которых занимается той или иной проблемой, связанной с космосом. Существует среди них и департамент космического мусора, которым руководит Хайнер Клинкрад. На недавней конференции, посвященной этой проблеме, он выступил с докладом, согласно которому убирать космический мусор должны те страны, которые его и оставили на орбите. 

«Каждая страна должна следить за крупными объектами, которые она выводит в космос, и нести ответственность за них после того, как они отработают свой ресурс»,– считает Хайнер Клинкрад. «На сегодняшний день у ЕКА есть два таких проблемных объекта, и мы ищем возможности их ликвидации». 


Под проблемными объектами Клинкрад подразумевал два крупных европейских спутника – Envisat и ERS-1. Первый из них был запущен в 2002-м году и является самым тяжелым из спутников ЕКА за всю историю – 8211 кг. По сравнению с ним потенциальные цели программы CleanSpace One выглядят немного несерьезно. В течение десяти лет спутник успешно выполнял поставленные перед ним задачи, пока 8 апреля 2012-го года с ним не была потеряна связь. После безуспешных попыток ее восстановить 9 мая того же года руководство ЕКА объявило о прекращении миссии. С тех пор спутник находится на своей прежней солнечно-синхронной орбите средней высотой 790 км. 

 

Спутник Envisat запущен 1 марта 2002 года ракетой-носителем «Ариан-5» на солнечно-синхронную полярную орбиту высотой 790±10 километров. Один оборот делает за 101 минуту / ©ESA

Спутник Envisat запущен 1 марта 2002 года ракетой-носителем «Ариан-5» на солнечно-синхронную полярную орбиту высотой 790±10 километров. Один оборот делает за 101 минуту / ©ESA


ERS-1 – исследовательский спутник, который был запущен еще в 1991-м году. Его масса составляет 2400 кг, а основной задачей на солнечно-синхронной орбите высотой 758 км являлась съемка Земли. За время своей эксплуатации спутник отправил более 1,5 млн. фотографий и помог сделать несколько важных научных открытий. В частности, именно он помог обнаружить подледное озеро Восток в Антарктиде. 10 марта 2000-го года отказала бортовая система ориентации, после чего ERS-1 продолжает свое движение на орбите Земли. 


Сейчас сложно даже приблизительно оценить, во сколько обойдется сведение с орбиты столь крупных объектов. Тем не менее в ЕКА считают, что время для активных действий уже настало. Если в ближайшем будущем страны с космическими программами не начнут убирать за собой, то через пару лет летать в космос станет просто невозможно. 

 

TAMU Space Sweeper 

Джонатан Миссель, дизайнер и ученый из Университета Техаса, вместе с коллегами предложил свой способ уборки околоземного пространства. Проект получил название TAMU Space Sweeper, а разрабатываемый спутник-уборщик– Sling-Sat. По словам Мисселя, проект призван как можно менее затратно убирать с орбиты космический мусор. 


Уникальность проекта в том, что спутник будет многоразовым. Ему не придется, как швейцарскому CleanSpace One, вместе с мусором отправляться в атмосферу и сгорать там. Специальная рука-манипулятор позволит ловить объекты и изменять их траекторию таким образом, чтобы они отправлялись гореть в атмосферу, в то время как сам спутник Sling-Sat будет продолжать охоту за новым мусором. Еще одна уникальная особенность– спутник будет получать большую часть энергии именно от мусора, что позволит обойтись без громоздких источников питания, а, следовательно, и существенно удешевить запуск Sling-Sat с Земли. 


Проект выглядит очень привлекательно. Но пока нет никаких точных сведений насчет его стоимости и сроков практической реализации. 

 

Спутник-уборщик Sling-Sat / ©TAMU Space Sweeper

Спутник-уборщик Sling-Sat / ©TAMU Space Sweeper

 

Российский взгляд на проблему 

Российская ракетно-космическая корпорация «Энергия» разрабатывает собственное решение для очистки ближнего космоса. При этом создаваемый проект позволит не только чистить орбиту от хлама, но и ремонтировать неисправные космические аппараты. Да и подход, предлагаемый российскими специалистами, совсем не похож на все, представленные ранее. 


Для проекта космического уборщика «Энергия» разрабатывает специальный пилотируемый корабль. Экипаж корабля будет состоять из двух космонавтов, а максимальная длительность полета составит около двух недель. Во время полета корабль-ремонтник сможет приближаться к проблемным метеорологическим спутникам и аппаратам дистанционного зондирования Земли, осматривать их, а также проводить ремонт. Ожидается, что оборудование позволит заменять блоки спутников, дозаправлять их, ремонтировать солнечные батареи и даже перемещать спутники на другие орбиты.

 
Для ремонта будут использоваться специальные роботизированные манипуляторы, точность позиционирования которых не будет уступать человеческим рукам. В сложных ситуациях для ремонта будут проводиться выходы космонавтов в открытый космос. Ну, а в случае, когда ремонт нецелесообразен, корабль позволит отправить спутник на Землю, где он сгорит в атмосфере. 


По словам главы «Энергии» Виталия Лопоты, услуги по сведению с орбиты неработающих спутников в будущем можно будет оказывать на коммерческой основе, причем это должно быть весьма выгодно. Изначально тестирование будет проходить в беспилотном режиме. Первый пилотируемый полет намечен на 2018-й год. 

 

С точки зрения науки

Naked Science Facebook VK Twitter
6 348
Комментарии
Аватар пользователя Игорь Каширин
11 мин
Инвесторы скайвея,вы гарантируете что максимум через 5...
Аватар пользователя Игорь Каширин
21 мин
Даже скорости на экофесте показали обычные для...
Аватар пользователя Алексей Ветров
1 ч
Конструкция очень спорная.
Во-первых, как такую...
Комментарии

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку